MongoDB

MongoDB 是面向文档的 NoSQL 数据库，使用 BSON（二进制 JSON）格式存储数据。与关系型数据库不同，MongoDB 不要求预定义表结构（schema-less），同一个集合中的文档可以有不同的字段。

适用场景：内容管理系统（CMS）、日志存储与分析、用户画像与行为数据、物联网数据采集、需要快速迭代的产品原型。当数据结构频繁变化或需要存储嵌套文档时，MongoDB 比关系型数据库更灵活。

核心要点

面向文档的NoSQL数据库，使用BSON格式存储数据，支持灵活的数据模型

核心概念

概念	说明
Document	文档，MongoDB 的最小数据单元，类似于 JSON 对象
Collection	集合，多个文档组成，类似于关系型数据库的表
Database	数据库，集合的容器

数据类型

类型	说明
String	字符串
Number	数值（整数/浮点）
Boolean	布尔值
Array	数组
Object	嵌套文档
Null	空值
Date	日期
ObjectId	对象 ID

快速开始

Docker 启动

docker run -d --name mongodb \
  -p 27017:27017 \
  -v ~/mongo/data:/data/db \
  mongo:latest

基本操作

show dbs                    // 显示所有数据库
use mydb                    // 切换/创建数据库
show collections            // 显示当前数据库的集合
db.createCollection("users") // 创建集合
db.users.drop()             // 删除集合

CRUD 操作

Create（插入）

// 插入单条
db.users.insertOne({
    name: "张三",
    age: 25,
    email: "zhangsan@example.com",
    skills: ["Java", "Python"],
    createdAt: new Date()
})

// 插入多条
db.users.insertMany([
    { name: "李四", age: 30 },
    { name: "王五", age: 28 }
])

Read（查询）

db.users.find()                              // 查询所有
db.users.find({ age: { $gte: 18 } })        // 条件查询
db.users.findOne({ name: "张三" })           // 查询单个
db.users.find({}, { name: 1, email: 1 })    // 投影
db.users.find().skip(10).limit(10)          // 分页
db.users.find().sort({ age: -1 })           // 排序（-1降序，1升序）
db.users.countDocuments({ age: { $gte: 18 } }) // 统计
db.users.distinct("name")                   // 去重

常用查询运算符

运算符	说明	示例
$eq	等于	{ age: { $eq: 20 } }
$ne	不等于	{ age: { $ne: 20 } }
$gt	大于	{ age: { $gt: 20 } }
$gte	大于等于	{ age: { $gte: 20 } }
$lt	小于	{ age: { $lt: 20 } }
$lte	小于等于	{ age: { $lte: 20 } }
$in	在数组中	{ age: { $in: [18, 20, 25] } }
$nin	不在数组中	{ age: { $nin: [18, 20] } }
$and	逻辑与	{ $and: [{ age: { $gt: 18 } }, { name: "张三" }] }
$or	逻辑或	{ $or: [{ age: { $lt: 20 } }, { name: "张三" }] }
$exists	字段存在	{ email: { $exists: true } }
$regex	正则匹配	{ name: { $regex: "^张" } }

Update（更新）

db.users.updateOne(
    { name: "张三" },
    { $set: { age: 26 } }
)

db.users.updateMany(
    { age: { $lt: 18 } },
    { $set: { status: "未成年" } }
)

常用更新操作符：$set 更新字段、$inc 递增/递减、$push 添加到数组、$pull 从数组移除、$addToSet 添加到数组（不重复）。

Delete（删除）

db.users.deleteOne({ name: "张三" })
db.users.deleteMany({ age: { $lt: 18 } })
db.users.drop()           // 删除集合
db.dropDatabase()         // 删除数据库

聚合管道

聚合管道用于复杂的数据处理：

db.orders.aggregate([
    { $match: { status: "completed" } },      // 筛选
    { $unwind: "$items" },                     // 展开数组
    { $group: {                                // 分组聚合
        _id: "$userId",
        totalAmount: { $sum: "$items.price" },
        orderCount: { $sum: 1 }
    }},
    { $sort: { totalAmount: -1 } },            // 排序
    { $limit: 10 }                             // 限制数量
])

常用聚合阶段：$match 筛选、$group 分组聚合、$sort 排序、$limit 限制数量、$skip 跳过、$unwind 展开数组、$project 投影、$lookup 左连接、$count 计数、$addFields 添加字段。

索引

创建索引

db.users.createIndex({ email: 1 }, { unique: true })  // 单字段索引
db.users.createIndex({ age: 1, name: 1 })             // 复合索引
db.users.createIndex({ skills: 1 })                   // 多键索引（数组字段）
db.users.createIndex({ bio: "text" })                 // 文本索引
db.users.getIndexes()                                 // 查看索引
db.users.dropIndex("索引名")                          // 删除索引

索引类型

类型	说明
单字段索引	在单个字段上创建
复合索引	在多个字段上创建
多键索引	在数组字段上创建
文本索引	全文搜索
2dsphere 索引	地理空间查询

Spring Boot 集成

Maven 依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-mongodb</artifactId>
</dependency>

配置

spring:
  data:
    mongodb:
      uri: mongodb://localhost:27017/mydb

实体类

@Document(collection = "users")
public class User {
    @Id
    private String id;
    @Field("name")
    private String name;
    private Integer age;
    private List<String> skills;
    private Address address;  // 嵌套文档
}

@Document
class Address {
    private String city;
    private String street;
}

Repository

public interface UserRepository extends MongoRepository<User, String> {
    User findByName(String name);
    List<User> findByAgeBetween(Integer min, Integer max);
    List<User> findByNameContaining(String keyword);
    
    @Query("{ 'age': { $gte: ?0 } }")
    List<User> findByAgeGreaterThan(Integer age);
}

MongoTemplate

@Autowired
private MongoTemplate mongoTemplate;

// 插入
User user = new User("张三", 25);
mongoTemplate.insert(user);

// 查询
Query query = new Query(Criteria.where("age").gte(18));
List<User> users = mongoTemplate.find(query, User.class);

// 更新
Query query = new Query(Criteria.where("name").is("张三"));
Update update = new Update().set("age", 30);
mongoTemplate.updateFirst(query, update, User.class);

常见问题

ObjectId 与自增主键

MongoDB 默认使用 ObjectId（12 字节，包含时间戳、机器 ID、进程 ID、计数器）作为 _id。ObjectId 是分布式的，无需协调即可全局唯一，但不如自增 ID 有序。高写入场景下，ObjectId 的单调递增特性有利于 B-Tree 索引性能。

内存不足

MongoDB 使用 WiredTiger 存储引擎，默认缓存大小为 (RAM - 1GB) / 2。使用 db.serverStatus().wiredTiger.cache 查看缓存使用情况，必要时调整 wiredTigerCacheSizeGB 参数。

慢查询排查

使用 db.setProfilingLevel(1, { slowms: 100 }) 开启慢查询日志，db.system.profile.find().sort({ts:-1}).limit(10) 查看最近的慢查询。确保常用查询字段已建立索引。